IV. Шатуно-кривошипный механизм дизеля

Шатунно-кривошипный механизм преобразует энергию газов, образо­вавшихся при сгорании топлива внут­ри цилиндра, в механическую энер­гию, отдаваемую потребителям. К ме­ханизму относятся коленчатый вал, поршни с кольцами, поршневые паль­цы и шатуны с шатунными подшипни­ками.

Коленчатый вал

Коленчатый вал (рис. 24) через ша­туны воспринимает усилия от порш­ней, что приводит к его вращению. Вращающий момент от коленчатого вала передается якорю тягового гене­ратора и вспомогательным агрегатам.

Вал, откованный из высококачест­венной стали, имеет семь коренных I-VII (диаметром 240 мм) и шесть шатунных 1—6 (диаметром 2)0 мм) шеек. Шатунные шейки вместе со ще­ками 25 и двумя соседними коренными шейками образуют кривошипы (коле­на), поперечные оси которых располо­жены в трех плоскостях под углом 120° между ними. Переход от корен­ных шеек к щекам сделан плавным (радиус 12 мм). Для уменьшения массы коренные и шатунные шейки выпол­нены пустотелыми. Полости шеек (кроме седьмой коренной) с обеих сто­рон закрыты крышками 21, стянутыми шпильками 22. Крышки устанавлива­ют в расточках шеек и уплотняют алюминиевыми кольцами.

В коренных и шатунных шейках сделаны радиальные отверстия а и б диаметром 18 мм, а в щеках просвер­лены наклонные каналы в такого же диаметра для прохода масла от первой коренной шейки к первой шатунной, от второй коренной — ко второй ша­тунной и т. д. В седьмой коренной шей­ке вместо радиального отверстия сде­лано сверление диаметром 12 мм и глубиной 15 мм под приспособление для выемки нижнего вкладыша седь­мого коренного подшипника.

Для лучшей балансировки колен­чатый вал снабжен двенадцатью про­тивовесами (контргрузами) 19. Каж­дый противовес массой 42 кг закреп­лен на щеке при помощи наклонных поверхностей и двух распорных бол­тов 20, головки которых связаны про­волокой.

Седьмая коренная шейка имеет фасонный борт 17, в кольцевую про­точку которого входит своим кониче­ским заплечиком разъемная шестерня 16 привода распределительного вала (z = 74). Относительно коленчатого вала шестерня зафиксирована приз­матической шпонкой 18 и закреплена хомутом 14, состоящим из двух час­тей, стянутых двумя болтами 15. Своей конической поверхностью хо­мут прижимает шестерню 16 к борту коленчатого вала.

Вал заканчивается массивным ци­линдрическим фланцем 8, в котором просверлены двенадцать отверстий под болты 13 для соединения с якорем тягового генератора, два отверстия с резьбой М20 под отжимные болты и одно отверстие под штифт 23. Фланец 8 проходит через отверстие в разъем­ном корпусе 10 привода распредели­тельного вала. Для предотвращения вытекания масла из полости корпуса предусмотрено специальное уплотне­ние, состоящее из двух лабиринтов — подвижного и неподвижного. Подвижной лабиринт 11 представляет собой алюминиевое кольцо, которое встав­ляется в кольцевую проточку с внут­ренней стороны фланца 8 и крепится к нему шестнадцатью болтами 24. Неподвижный лабиринт 12 выполнен разъемным и крепится двенадцатью болтами 9 к наружному торцу корпуса привода распределительного вала. Масло, просочившееся через уплотнение, попадает в кольцевую ка­навку г на внутренней поверхности неподвижного лабиринта 12, в нижней части которого сделано сверление д, совпадающее с отверстием е в корпусе привода распределительного вала, и по трубке 26, прикрепленной к корпу­су, стекает в раму дизеля.

На переднем конце коленчатого вала находится фланец 27 для крепления антивибратора. К торцу вала кре­пят восемью болтами шестерню при­вода насосов и поводковый вал приво­да вспомогательных агрегатов.

Антивибратор

Вращающий момент коленчатого вала многоцилиндрового дизеля по­стоянно меняется. Под влиянием не­равномерного вращающего момента коленчатый вал деформируется: за­кручивается и раскручивается, т. е. совершает крутильные колебания. Усилие, передаваемое от поршня че­рез шатун на кривошип коленчатого вала, следует рассматривать как воз­мущающую силу, вызывающую кру­тильные колебания. Частота действия возмущающей силы пропорциональна частоте вращения коленчатого вала.

Если частота действия возмущаю­щей силы совпадет с частотой собст­венных колебаний коленчатого вала, то наступит резонанс (при этом амп­литуда колебаний увеличится на­столько, что произойдет разрушение вала). В диапазоне частот вращения коленчатого вала дизеля K6S310DR 0-835 об/мин коленчатому валу ре­зонанс не угрожает. Однако при трех значениях частот вращения вала из данного диапазона частота действия возмущающей силы в целое число раз меньше частоты собственных колеба­ний коленчатого вала, т. е. начало дей­ствия возмущающей силы совпадает с началом периода крутильных колеба­ний вала. Под действием такой силы амплитуда крутильных колебаний ко­ленчатого вала увеличивается, что может вызвать усталостные разруше­ния вала. Для гашения этих опасных крутильных колебаний служит антивибратор, смонтированный на пере­днем конце коленчатого вала.

Антивибратор (рис. 25) состоит из несущего диска 3 и четырех маятни­ков 1, свободно подвешенных к диску при помощи пальцев 2. Несущий диск пятнадцатью болтами 10 (М22) при­креплен к переднему фланцу коленча­того вала 5. Маятник 1 выполнен из двух стальных боковин в толщиной 34 мм, соединенных между собой при помощи стержня а и проставки б, кото­рые приварены к боковинам. Масса каждого маятника 17,6 кг.

В боковинах маятников и несущем диске сделаны отверстия диаметром 72 мм, в которые запрессованы сталь­ные сменные втулки 7 и 8 внутренним диаметром 60 мм. Втулки 7 и 8 имеют борт, которым они при запрессовке упираются в выточки несущего диска и боковин. Втулки 7 запрессовывают в несущий диск поочередно с одной и другой стороны. Дополнительно они фиксируются стопорными кольцами, входящими в канавки, проточенные на поверхности втулок.

Через втулки 7и 8 свободно прохо­дят стальные пальцы 2, на которых подвешены маятники. Осевое переме­щение пальцев ограничено крышками 9, входящими в выточки боковин и прикрепленными двенадцатью болта­ми М8. Диаметр пальцев меньше внут­реннего диаметра втулок, причем че­тыре пальца имеют диаметр 53,75 мм, два — 52,6 мм и еще два — 57,25 мм.

Коленчатый вал дизеля K6S310DR, как отмечалось выше, нуждается в защите от опасных крутильных коле­баний при трех значениях частоты вращения вала. Поэтому из четырех маятников два настраивают на оди­наковую частоту, для чего их подве­шивают к несущему диску диамет­рально противоположно на пальцах одинакового диаметра 53,75 мм. Втул­ки и пальцы антивибратора смазы­ваются маслом, поступающим из ниж­него масляного коллектора на сма­зывание шестерен привода насосов (см. рис. 62).

Если опасных крутильных колеба­ний нет, то маятники не колеблются, а вращаются вместе с несущим диском подобно маховику. При определенной частоте вращения коленчатого вала возникает возмущающая сила, вызы­вающая опасные крутильные колеба­ния. Настроенный на эту частоту ма­ятник (частота его собственных коле­баний равна частоте действия воз­мущающей силы) начинает качать­ся и гасить колебания коленчатого вала.